CN112128723A - 一种退火炉蒸汽发生器及其控制方法 - Google Patents

一种退火炉蒸汽发生器及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及漆包线生产设备领域，具体是一种退火炉蒸汽发生器及其控制方法。该蒸汽发生器包括补水泵以及相互连通的水箱和输汽管，补水泵的出水口通过管道与水箱连通，水箱内部设有水温传感器、液位传感器和加热器，输汽管内装有蒸汽流量传感器，加热器包括至少三个加热单元。该控制方法在不同的控制阶段补水泵采取连续供水和脉冲式间歇补水两种补水模式，加热器则在加热单元的运行数量及运行功率上做出变化，从而保证设备的长期稳定产气。

Description

一种退火炉蒸汽发生器及其控制方法
技术领域
本发明涉及漆包线生产设备领域，具体是一种退火炉蒸汽发生器及其控制方法。
背景技术
漆包线在生产过程中需要对半成品裸铜线进行退火处理，在此过程中为防止裸铜线在高温环境下发生氧化，通常会向退火炉内部通水蒸汽来保护线材。由于退火炉所需的水蒸气供应量并不算大，而且漆包线生产的其他环节几乎都用不到水蒸气，工业上多采用蒸汽发生器向退火炉微流量供应水蒸气。但由于现有的蒸汽发生器在硬件配置及控制方法上都过于简单，无法保证长期稳定产气，导致生产过程中部分时段蒸汽供应量不足导致铜线间断性氧化，另有部分时段蒸汽供应过剩造成浪费的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种能够长期稳定产气的退火炉蒸汽发生器。
本发明的第二目的在于提供一种前述退火炉蒸汽发生器的控制方法。
为实现上述第一目的，本发明提供一种退火炉蒸汽发生器，包括补水泵以及相互连通的水箱和输汽管，补水泵的出水口通过管道与水箱连通，水箱内部设有水温传感器、液位传感器和加热器，其特殊之处在于，输汽管内装有蒸汽流量传感器，加热器包括至少三个加热单元。
由上述方案可见，引入蒸汽流量传感器有助于精准控制退火炉蒸汽发生器实际产出的蒸汽量，防止蒸汽供应不足或过剩。由于加热器含有多个加热单元，上述蒸汽发生器在加热控制方法上也较为灵活多样，具体可通过加热单元运行数量以及加热功率的变化来保证产气过程中不同加热阶段的加热功率，有利于节能增效以及设备的长期稳定产气。
进一步的方案是，水箱内部还设有电导率传感器。
由上可见，引入电导率传感器可用于检测水质并预防水箱结垢，工作人员可参考一段时期内电导率传感器测得的电导率值决定是否需要对水箱进行除垢保养操作。
为实现上述第二目的，本发明提供一种前述退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特殊之处在于，包括下列步骤：
S1：补水泵向水箱连续补水，液位传感器检测水箱内水位达到预设液位值后，补水泵向水箱脉冲式间歇补水保持水箱内水位稳定，加热器中多个加热单元都在第一预设功率值下连续运行；
S2：水温传感器检测水箱内水温达到预设温度后，加热器中第一额定数的加热单元停止运行，剩余的加热单元在第二预设功率值下连续运行；
S3：蒸汽流量传感器检测输汽管内蒸汽流量达到第一预设流量后，加热器中第二额定数的加热单元停止运行，剩余的加热单元以PID模式变功率运行将输汽管内蒸汽流量稳定在第二预设流量，第二额定数大于第一额定数。
由上述方案可见，在蒸汽流量的控制上，由于较低水温下几乎不会有蒸汽产出，设备运行初期只需控制水温，将水箱内的水快速加热至较高温度。通常水箱内水的补给速率远快过加热速率，因此在补水泵连续补水阶段水箱内水温都不会有明显提升，随后补水泵都采取脉冲式间歇补水即可有效减小对水温及产气量的影响。
水温达到高位后设备即可转入产气量控制模式，由于水温距离理想的产气温度区间较近，加热器可以停运部分加热单元。当蒸汽输出流量达到第一预设流量后即与实际需求量相差不多，而水箱内水已处在沸腾状态，只需较小的加热功率即可保持水的持续沸腾并将产气量提升至与实际需求量相当的第二预设流量，这一阶段以更少数量的加热单元按照PID模式变功率运行即可保证水蒸气的持续稳定产出。同时应当理解，上述第一额定数和第二额定数都应大于0且小于加热器中加热单元的总数。
进一步的方案是，步骤S2中加热器中的多个加热单元按照预设停运时长轮流停止运行。
进一步的方案是，步骤S3中加热器中的多个加热单元按照预设运行时长轮流以PID模式变功率运行。
由上可见，在多个加热单元无需全部运行的工作阶段采取轮流运行的控制策略有助于延长加热单元的使用寿命并将多个加热单元的损耗折旧程度维持在同等水平，有利于设备的长期稳定运行。
进一步的方案是，步骤S3中加热单元在PID模式变功率运行状态下的设定流量差为0.3m3/h。
由上可见，上述设定流量差指蒸汽流量传感器的实测值与第二预设流量的差值，该差值大于0.3m3/h后设备即转入步骤S2对应的运行状态。设置较小的PI D设定流量差能够在步骤S3对应的运行状态下使实际产出的蒸汽流量更接近第二预设流量，有利于水蒸气的连续稳定产出。
进一步的方案是，预设温度为90℃。
由上可见，较高的预设温度可缩短水箱内水的加热初期时长，使设备能够尽快产出水蒸气。
附图说明
图1是本发明退火炉蒸汽发生器实施例的结构图。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
参见图1，本发明提供的退火炉蒸汽发生器包括补水泵1以及相互连通的水箱2和输汽管3，补水泵1的出水口通过管道与水箱2连通，水箱2内部设有水温传感器21、液位传感器22、加热器和电导率传感器23，输汽管3内装有蒸汽流量传感器31，加热器包括三个加热单元24。
引入蒸汽流量传感器31有助于精准控制退火炉蒸汽发生器实际产出的蒸汽量，防止蒸汽供应不足或过剩。由于加热器含有多个加热单元24，退火炉蒸汽发生器在加热控制方法上也较为灵活多样，具体可通过加热单元24运行数量以及加热功率的变化来保证加热器在不同加热阶段的加热功率，有利于节能增效以及设备的长期稳定产气。电导率传感器23可用于检测水质并预防水箱2结垢，工作人员可以参考一段时期内电导率传感器23测得的电导率值决定是否需要对水箱2进行除垢保养。
实施例中水箱2顶部设有触摸屏25，用于反映退火炉蒸汽发生器的运行状况并对其运行参数进行操控，实施例中三个加热单元24为并排设置在水箱2底部的三根电热管。
本发明提供的前述退火炉蒸汽发生器的控制方法包括下列步骤：
S1：补水泵1向水箱2连续补水，液位传感器22检测水箱2水位达到预设液位值后，补水泵1向水箱2脉冲式间歇补水保持水箱2内水位稳定，加热器中三个加热单元24都在第一预设功率值下连续运行；
S2：水温传感器21检测水箱2内水温达到预设温度后，加热器中一个加热单元24停止运行，即第一额定数的取值为1，剩余二个加热单元24在第二预设功率值下连续运行；
S3：蒸汽流量传感器31检测输汽管3内蒸汽流量达到第一预设流量后，加热器中二个热单元24停止运行，剩余一个加热单元24以PID模式变功率运行将输汽管3内蒸汽流量稳定在第二预设流量。
在蒸汽流量的控制上，由于较低水温下几乎不会有蒸汽产出，设备运行初期只需控制水温，将水箱2内的水快速加热至较高温度。通常水箱2内水的补给速率远快过加热速率，因此在补水泵1连续补水阶段水箱2内水温都不会有明显提升，随后补水泵1都采取脉冲式间歇补水即可有效减小对水温及产气量的影响。
水温达到高位后设备即可转入产气量控制模式，由于水温距离理想的产气温度区间较近，加热器只用运行二个加热单元24。鉴于退火炉蒸汽发生器的实际产气量不仅与水温有关，还与环境气压、温湿度等多种因素有关，因此产气量控制模式下应以实际输出的蒸汽流量为标准进行控制。当蒸汽输出流量达到第一预设流量后即与实际需求量相差不多，而水箱2内水已处在沸腾状态，只需较小的加热功率即可保持水的持续沸腾并将产气量提升至与实际需求量相当的第二预设流量，这一阶段以一个加热单元24按照PI D模式变功率运行即可保证水蒸气的持续稳定产出。实施例中加热单元的总数为三个，因此第一额定数的取值只能为1，第二额定数的取值只能为2。
另外退火炉蒸汽发生器大部分时间都处在步骤S2和S3所对应的运行状态下，加热器中三个加热单元24不用全部运行，运行中途即使有若干个加热单元24出现故障，只要可正常运行的加热单元24数量不少于二个就能继续执行上述控制方法，设备仍可稳定运行，无需立即停机检修，可以保障设备的运行稳定性。
步骤S2中加热器中的三个加热单元24按照预设停运时长轮流停止运行，步骤S3中加热器中的三个加热单元24按照预设运行时长轮流以PID模式变功率运行。
在三个加热单元24无需全部运行的控制阶段采取轮流运行的控制策略有助于延长加热单元24的使用寿命并将三个加热单元24的损耗折旧程度维持在同等水平，有利于设备的长期稳定运行。
步骤S3中加热单元24在PID模式变功率运行状态下的设定流量差为0.3m3/h，该设定流量差指蒸汽流量传感器31的实测值与第二预设流量的差值，该差值大于0.3m3/h后设备即转入步骤S2对应的运行状态。设置较小的PI D设定流量差能够在步骤S3对应的运行状态下使实际产出的蒸汽流量更接近第二预设流量，有利于水蒸气的连续稳定产出。
预设温度为90℃，较高的预设温度可缩短水箱内水的加热初期时长，使设备能够尽快产出水蒸气。

Claims (7)

1.一种退火炉蒸汽发生器，包括补水泵以及相互连通的水箱和输汽管，所述补水泵的出水口通过管道与所述水箱连通，所述水箱内部设有水温传感器、液位传感器和加热器，其特征在于：
所述输汽管内装有蒸汽流量传感器，所述加热器包括至少三个加热单元。
2.如权利要求1所述的退火炉蒸汽发生器，其特征在于：
所述水箱内部还设有电导率传感器。
3.如权利要求1或2所述的退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：所述补水泵向所述水箱连续补水，所述液位传感器检测所述水箱内水位达到预设液位值后，所述补水泵向所述水箱脉冲式间歇补水保持水位稳定，所述加热器中多个所述加热单元都在第一预设功率值下连续运行；
S2：所述水温传感器检测所述水箱内水温达到预设温度后，所述加热器中第一额定数的所述加热单元停止运行，剩余的所述加热单元在第二预设功率值下连续运行；
S3：所述蒸汽流量传感器检测所述输汽管内蒸汽流量达到第一预设流量后，所述加热器中第二额定数的所述加热单元停止运行，剩余的所述加热单元以PID模式变功率运行将所述输汽管内蒸汽流量稳定在第二预设流量，第二额定数大于第一额定数。
4.如权利要求3所述退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特征在于：
步骤S2中所述加热器中的多个所述加热单元按照预设停运时长轮流停止运行。
5.如权利要求3所述退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特征在于：
步骤S3中所述加热器中的多个所述加热单元按照预设运行时长轮流以PID模式变功率运行。
6.如权利要求3所述退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特征在于：
步骤S3中所述加热单元在PID模式变功率运行状态下的设定流量差为0.3m3/h。
7.如权利要求3所述退火炉蒸汽发生器的控制方法，其特征在于：所述预设温度为90℃。
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